電源適配器工業的變化

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電源適配器工業的變化

在20世紀80年代末期，半導體設計師研發了絕緣柵雙極型晶體管該管是將一個小型容易驅動的 MOSFET和一個雙極型功率晶體管結合制成。這種結合的優點是兩種開關管均有各自封裝。在該管問世之初，由于大量拖尾電流的存在使得它并不適用于開關電源適配器中。通過不斷的研究發展，IGBT的性能也逐漸完善，到20世紀90年代中期，CBT在一些應用場合已經可以替代 MOSFET和雙極型晶體管。
由于改善了GBT的驅動性能，并且它具有很小的導通損耗，在大電流和高電壓應用場合，GBT成了雙極型晶體管的較佳替代品。通過對開關速度、導通損耗和不平衡度等因素的折中考慮，對IGBT管進行優化，使它進入了高頻高效電路領域，而在這些領域一直都是MOSFET處于主導地位。事實上，電源適配器工業在21世紀的發展趨勢是IGBT逐漸取代 MOSFET，除了那些小電流應用場合。為了幫助大家理解那些均衡條件并幫助工程師選擇應用合適的IGBT器件。

電源適配器工業的變化
目前，工作于高頻高磁通密度下的低損耗磁性材料已經產生，提供電源適配器高頻PWM波的芯片也已生產出來。隨著變壓器體積的減小和濾波電容的減小，現在電源適配器工業的發展重點在于生產工藝的完善，如表面貼裝技術的發展。
諧振模式電路的出現，使得3A電源適配器業進入新的研發領域。盡管數年前，諧振模式電路工作在20~30kHz時就已使用晶閘管整流器，但是FT類高頻器件的生產促進了新的諧振電路拓撲的研究，該拓撲的工作頻率達03MHa，甚至可高達5MHz。

電源適配器工業的變化對新電路設計的影響
在電源適配器低頻電路中，寄生因素的影響可被忽略，但在高頻電路中需要仔細考慮這些因素。在高頻電路中，變壓器線圈的集膚效應和臨近效應損耗在變壓器總損耗中占據很大的比例。在電路中電流上升的越快，電感電壓即Ldi/dt的對地峰值越高，輸電線路更易受到干擾，因此，我們要重視電路布線，降低輸電線路的寄生電感，并在電路的關鍵點對寄生電容進行解耦。
盡管 MOSFET和GBT現已開發出很多新特性，但是電源適配器工程師只要熟悉那些開關管的般性能，就可以很快設計出一個使用 MOSFET和IGBT的電路。 MOSFET內部的固態物理結構決定了它的性能，但那不是工程師要考慮的問題，也不是本書的重點。
工程師非常關心開關管的功能特性，如直流伏安特性、端子電容、溫度特性、開關速度等特性，它們都是電路設計時要考慮的因素。而逆變電路拓撲使用 MOSFET和IGBT作為開關管可以大大簡化電路。
MOSFET和GBT的門極由完全絕緣氧化層構成，因此門極輸入阻抗很高。對于小功率12W充電器MOSFET和IGBT的門極驅動電路比前面章節討論的雙極型晶體管的門極驅動電路簡單很多。大功率器件的門極有效電容會很大， MOSFET的門極有效電容達mF級，而IGBT較大約為1nF。因此有必要為大功率器件設計專門的驅動電路。 MOSFET門極沒有存儲時間，復雜的貝克鉗位電路和比例基極驅動電路都不適于作為它的驅動電路，問題就在于 MOSFET沒有增益再生傳播的優點，而雙極性晶體管具有這個特點。
在MOSFET關斷的暫態過程中，下降的開關電流和上升的開關管電壓的重疊區發生在很小的開關電流下，這樣減小了電壓電流重疊區的面積，進而減小了交流開關損耗。這樣就緩解了緩沖電路的介入，同時也簡化了線性負載電路的設計。

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| 發布時間：2019.02.14 來源：電源適配器廠家

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